華南理工大學廣州學院工業(yè)自動化訓練(嵌入式)實驗報告

1、工業(yè)自動化技術強化訓練（單片機方向）實驗報告書學生姓名： 李澤寰 指導老師： 馮梓安、容愛瓊 班級及專業(yè)： 14機械創(chuàng)新班 學 號： 201430118043 2016年 7 月 7 日10題目： 基于51單片機的LCD密碼鎖設計方案摘要在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生。密碼鎖具

2、有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛。本方案硬件部分是由AT89C51單片機、LCD1602（16x2型）、矩陣按鍵、電源電路和報警電路等幾部分組成。軟件主要由C語言編程。該密碼鎖利用單片機技術，通過矩陣按鍵輸入、保護密碼，并

3、由LCD顯示密碼輸入，從而實現(xiàn)對密碼的判斷和報警。關鍵字：單片機AT89C51,密碼鎖，LCD1602，矩陣按鍵目錄一、整體方案說明41.1、本密碼鎖應用的知識41.2、功能說明51.3、總體結(jié)構(gòu)框圖5二、小組分工5三、硬件電路說明53.1、AT89C51單片機53.2、LCD 1602（16x2型）63.3、4X4矩陣按鍵73.4、有源蜂鳴器73.5、電路圖8四、軟件編程說明84.1、功能函數(shù)解釋84.2、主函數(shù)解釋9五、調(diào)試說明10六、個人感想10一、整體方案說明本密碼鎖是利用8051單片機的控制結(jié)合LCD1602和矩陣按鍵輸入方法，設計的一個LCD密碼鎖，可以用在需要密碼輸入的場合中，例

4、如要當門禁用時，需要實際配合電子門鎖。1.1、本密碼鎖應用的知識 1、AT80C51編程方法2、1602 LCD（16x2型）顯示3、密碼比較處理的設計方法4、4x4矩陣鍵盤掃描輸入和按鍵賦值5、有源蜂鳴器的使用方法1.2、功能說明1、使用LCD顯示器來顯示密碼輸入的相關消息及提示2、可以顯示5位數(shù)字/字符密碼3、內(nèi)定一組數(shù)字密碼為：80114、密碼輸入正確則在LCD上顯示“correct answer”，輸入錯誤則在LCD上顯示“error answer”5、密碼輸入錯誤有短暫的蜂鳴器錯誤提示6、密碼輸入判斷完之后清空所輸入的密碼并跳轉(zhuǎn)到密碼輸入界面1.3、總體結(jié)構(gòu)框圖二、小組分工小組分工明

5、確，黃昱鑫負責模塊資料搜索和整理，高哲軒負責在Proteus中畫出電路圖、測試各個模塊的功能并整理程序，李澤寰負責實現(xiàn)密碼的多位顯示、密碼保護以及密碼清除功能。三、硬件電路說明3.1、AT89C51單片機AT89C51 是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存 儲器（PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)， 兼容標準 MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（CPU）和 Flash存儲單元，功能強大 AT89C51 單片機可為您提

6、 供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。 主要性能參數(shù)：與 MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ；4k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 ；1000 次擦寫周期 ；全靜態(tài)操作：0Hz24MHz ；三級加密程序存儲器 ；128×8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ；32個可編程 IO 口線 ；2個16位定時計數(shù)器 ；6個中斷源 可編程串行 UART 通道；低功耗空閑和掉電模式。3.2、LCD 1602（16x2型）1602引腳標號和作用編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5

7、R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第

8、6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。3.3、4X4矩陣按鍵用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上，設置一個按鍵。而這樣的按鍵中按鍵的個數(shù)是4 X 4個。這樣的行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。程序設計思路：掃描的工作方式，就是 P1.7P1.5 輪流 輸出 低電平，然后讀入P1.3P1.0，判斷，如果有按下，就是低電平，沒按下的都是高電平。3.4、有源蜂鳴器多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當接通電源后（1.515

9、V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。3.5、電路圖其中：1602 LCD:D0-D7=P00-P07；RS=P20 RW=P21 E=P22；矩陣按鍵：P10-P17；蜂鳴器：P27；四、軟件編程說明4.1、功能函數(shù)解釋void delay1ms (uint c) :可調(diào)時間延時，1ms。void delaylong()：固定時間延時。void beep() :輸出一定頻率的脈沖來控制蜂鳴器。uchar keyscan() :按鍵掃描，獲取所按矩陣按鍵的鍵值，為LCD的顯示做準備。void lcd_writecom(uchar co

10、m) :LCD寫命令函數(shù)，為數(shù)據(jù)的寫入做準備，為寫數(shù)據(jù)指明通道。void lcd_writedate(uchar date) :寫數(shù)據(jù)開始的準備，標明開始寫數(shù)據(jù)，然后開始寫入數(shù)據(jù)。void lcd_init() :LCD的初始化，為LCD的使用做準備。void lcd_show_title() :LCD上顯示標題（Your Password.）；4.2、主函數(shù)解釋void main() uchar asd = 0,g = 0; lcd_init(); /LCD初始化 while(1) key = keyscan(); /按鍵掃描 lcd_show_title(); /顯示標題 lcd_writ

11、ecom(0x80+0x40+a); /顯示密碼，a為密碼的個數(shù)超過4從一開始 lcd_writedate('*'); /密碼用'*'表示 tablea=key; /儲存輸入密碼 if (table4 = 'Y')&&a=4) /按確定鍵判斷密碼的正確性 if(table0=result0)&&(table1=result1)&&(table2=result2)&&(table3=result3) /比較輸入密碼 a = -1; lcd_writecom(0x80+0x40); fo

12、r (asd=0;asd<16;asd+) lcd_writedate(di_4asd); /如果正確顯示correct answer delaylong(); lcd_writecom(0x01); else a = -1;lcd_writecom(0x80+0x40); /錯誤顯示error answer for (asd=0;asd<16;asd+) lcd_writedate(di_3asd); beep(); /蜂鳴器報警 delaylong(); lcd_writecom(0x01); /清屏 五、調(diào)試說明調(diào)試我們采用的是自底向上的過程，首先單獨調(diào)試了按鍵賦值的函數(shù)，然后單獨調(diào)試了LCD 1602模塊，確定沒問題后我們就嘗試使用矩陣按鍵在LCD 1602上顯示一位數(shù)，后來又用算法實現(xiàn)可以顯示輸入的五位數(shù)，后來為了密碼的安全，我們嘗試用*覆蓋輸入的密碼在LCD上顯示出來，最后我們把密碼存在數(shù)組里，并和正確密碼比較出最種結(jié)果。六、個人感想通過這次嵌入式的學習，我感受到了自動化控制的魅力；本